西门子PLC的USS通信程序原来是这样编写,赶紧转发收藏
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S7-200 SMART本体集成的 RS 485 通信口可以工作在自由口模式下,支持 USS 通信协议。
S7-200 SMART 与驱动装置(变频器)进行 USS 通信时可以:
1)根据驱动装置的具体 USS 通信规范,我们自己编程实现 USS 通信。此方式可以保证该驱动装置的所有 USS 通信功能都能得到使用;
2)使用西门子提供的 USS 通信指令库,实现与 Micro Master 系列的 MM3/MM4 和 SINAMICS G110/V20 的USS 通信。此指令库只能有限地支持与其他驱动装置的 USS 连接。
使用西门子提供的 USS 指令库,这样我们就不必自己配置复杂的 PKW/PZD 数据,或者计算校验字节。
S7-200 SMART的 USS 编程主要包括如下几个步骤:
参数设置和硬件接线部分可参考我们技成培训网观看《西门子变频器参数设置和实操训练》课程的相关章节,在这不再阐述;
调用USS初始化指令
S7-200 SMART USS 标准指令库包括 USS_INIT、USS_CTRL、USS_RPM_X、USS_WPM_X等指令。调用这些指令时会自动增加一些子程序和中断服务程序。
USS 库应用首先要进行 USS 通信的初始化。使用 USS_INIT 指令初始化 USS 通信功能。
图 1. 选择 USS_INIT 指令
打开 USS 指令库分支,像调用子程序一样调用 USS_INIT 指令。
图 2. 调用 USS_INIT 指令
图中:
EN:初始化程序 USS_INIT 只需在程序中执行一个周期就能改变通信口的功能,以及进行其他一些必要的初始设置,因此可以使用 SM0.1 或者沿触发的接点调用 USS_INIT 指令;
Mode:模式选择,执行 USS_INIT 时 ,Mode 的状态决定在通讯端口上是否使用 USS 通信功能;
=1 设置为 USS 通信协议并进行相关初始化
=0 恢复为 PPI 协议并禁用USS通信
Baud:USS 通信波特率。此参数要和变频器的参数设置一致;
=1200
1200 bit/s
2400 表示2400 bit/s
4800表示4800 bit/s
9600表示9600 bit/s
19200表示19200 bit/s
38400表示38400 bit/s
57600表示57600 bit/s
115200表示115200 bit/s
Port: 0 = CPU 集成的 RS485 通讯端口;=1可选CM01 信号板。
Active:此参数决定网络上的哪些 USS 从站在通信中有效。详见下面的说明;
Done:初始化完成标志
Error:初始化错误代码;对应的代码如下:
USS 库指令错误代码
错误代码
错误描述
0
无错误
1
驱动装置无响应
2
来自驱动的响应中检测到校验和错误
3
来自驱动的响应中检测到奇偶校验错误
4
用户程序干扰引起错误
5
尝试执行非法命令
6
提供了无效的驱动装置地址
7
通信口未定义为 USS 协议
8
通信口忙于处理其他指令
9
驱动装置速度设定输入值超限
10
驱动装置返回的信息长度不正确
11
驱动装置返回报文的第一个字符不正确(不是 02 h)
12
驱动装置返回的长度信息不被 USS 指令支持
13
响应的驱动装置不正确
14
提供的 DB_ Ptr 地址不正确
15
提供的参数号不正确
16
选择了错误的协议
17
USS 已激活,不能改变
18
指定了非法的波特率
19
无通信活动:驱动装置未激活
20
驱动装置返回的参数值不正确或包括错误的代码
21
请求一个字长的数据时返回了一个双字数据
22
请求一个双字长的数据时返回了一个字数据
23
端口无效
24
信号板(SB) 端口1缺失或未组态
Active参数
USS_INIT 子程序的 Active 参数用来表示网络上哪些 USS 从站要被主站访问,即在主站的轮询表中激活。网络上作为 USS 从站的驱动装置每个都有不同的 USS 协议地址,主站要访问的驱动装置,其地址必须在主站的轮询表中激活。USS_INIT 指令只用一个 32 位长的双字来映射 USS 从站有效地址表,Active 的无符号整数值就是它在指令输入端的取值。
表 1. 从站地址映射
在这个 32 位的双字中,每一位的位号表示 USS 从站的地址号;要在网络中激活某地址号的驱动装置,则需要把相应位号的位置设为二进制“1",不需要激活 USS 从站,相应的位设置为”0"。最后对此双字取无符号整数就可以得出 Active 参数的取值。
在表 1 的例子中,如果使用站地址为 3 的 MM 440 变频器,则须在位号为 03 的位单元格中填入二进制“1"。其他不需要激活的地址 对应的位设置为”0"。取整数,计算出的 Active 值为 00000008 h,即 16#00000008,也等于十进制数 8(如图 2.中的 e.)
建议使用 16 进制数,这样可以每 4 位一组进行加权计算出 16 进制数,并组合成一个整数。当然也可以表示为十进制或二进制数值,但有时会很麻烦,而且不直观。
如果一时难以计算出有多个 USS 从站配置情况下的 Active 值,可以使用 Windows 自带的计算器。将其设置为科学计算器模式,可以方便地转换数制
调用驱动装置控制指令
USS_CTRL 指令用于对单个驱动装置进行运行控制。这个功能块利用了 USS 协议中的 PZD 数据传输,控制和反馈信号更新较快。
图3.USS_CTRL指令
在 USS 通信指令库分支中选择 USS_CTRL 指令。
EN:使用 SM0.0 使能 USS_CTRL 指令
RUN:驱动装置的启动/停止控制
=0停止=1运行
此停车是按照驱动装置中设置的斜坡减速指电机停止.
OFF2:停车信号 2。此信号为“1"时,驱动装置将封锁主回路输出,电机自由停车
OFF3:停车信号 3。此信号为“1”时,驱动装置将快速停车
F_ACK:故障确认。当驱动装置发生故障后,将通过状态字向 USS 主站报告;如果造成故障的原因排除,可以使用此输入端清除驱动装置的报警状态,即复位。注意这是针对驱动装置(变频器)的操作。
DIR:电机运转方向控制。其“0/1”状态决定运行方向
Drive:驱动装置在 USS 网络上的站号。从站必须先在初始化时激活才能进行控制
Type:向 USS_CTRL 功能块指示驱动装置类型
=0表示MM3系列,或更早的产品
=1表示MM 4 系列,SINAMICS G 110,SINAMICS V 20
Speed_SP:速度设定值。
该速度是全速的一个百分数;“Speed_SP”为负值将导致变频器反向运行。
Resp_R:从站应答确认信号。
主站从 USS 从站收到有效的数据后,此位将为“1"一个程序扫描周期,表明以下的所有数据都是最新的
Error:错误代码。0 = 无出错。其他错误代码请参考USS 库指令错误代码
Status:驱动装置的状态字。此状态字直接来自驱动装置的状态字,表示了当时的实际运行状态
详细的状态字信息意义请参考相应的驱动装置(变频器)手册。
Speed:驱动装置返回的实际运转速度值,实数。
Run_EN:运行模式反馈,表示驱动装置是运行(为 1)还是停止(为 0)
D_Dir:指示驱动装置的运转方向,反馈信号
Inhibit:驱动装置禁止状态指示(0 - 未禁止,1 - 禁止状态)。禁止状态下驱动装置无法运行。要清除禁止状态,故障位必须复位,并且 RUN, OFF2 和 OFF3 都为 0
Fault:故障指示位(0 - 无故障,1 - 有故障)。表示驱动装置处于故障状态,驱动装置上会显示故障代码(如果有显示装置)。要复位故障报警状态,必须先消除引起故障的原因,然后用 F_ACK 或者驱动装置的端子、或操作面板复位故障状态。
此 USS_CTRL 功能块使用了 PZD 数据读写机制,传输速度比较快。但由于它还是串行通信,而且还可能有多个从站需要轮询,因此无法做到“实时”响应。要实现高要求的快速通信,应该使用 PROFIBUS-DP 等网络,同时更换主站为更高级的控制器。
USS_CTRL 已经能完成基本的驱动装置控制,如果需要有更多的参数控制选项,可以选用 USS 指令库中的参数读写指令实现。
调用驱动装置参数读写指令
USS 指令库中共有 6 种参数读写功能块,分别用于读写驱动装置中不同规格的参数。
它们是:
USS 参数读写指令采用与 USS_CTRL 功能块不同的数据传输方式。由于许多驱动装置把参数读写指令用到的 PKW 数据处理作为后台任务,参数读写的速度要比控制功能块 慢一些。因此使用这些指令时需要更多的等待时间,并且在编程时要考虑到,进行相应的处理。
读参数指令
以下的程序段读取SINAMICS V20 实际频率(参数 r0021)。由于此参数是一个实数,因此选用实数型参数读功能块。
参数读写指令必须与参数的类型配合。
调用 USS_RPM_R 指令读取 SINAMICS V20 的实际频率
EN:要使能读写指令此输入端必须为 1
XMT_REQ:发送请求。必须使用一个沿检测触点以触发读操作,它前面的触发条件必须与 EN 端输入一致
Drive:要读写参数的驱动装置在 USS 网络上的地址
Param:参数号(仅数字)。此处也可以是变量
Index:参数下标。有些参数由多个带下标的参数组成一个参数组,下标用来指出具体的某个参数。对于没有下标的参数,可设置为 0
DB_Ptr:读写指令需要一个 16 字节的数据缓冲区,用间接寻址形式给出一个起始地址。此数据缓冲区与“库存储区”不同,是每个指令(功能块)各自独立需要的。
此数据缓冲区也不能与其他数据区重叠,各指令之间的数据缓冲区也不能冲突
Done:读写功能完成标志位,读写完成后置 1
Error:出错代码。0 = 无错误
Value:读出的数据值。该数据值在 “Done”位为1时有效。
EN 和 XMT_REQ 的触发条件必须同时有效,EN 必须持续到读写功能完成(Done 为 1),否则会出错。
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ABB机器人MODBUS TCP通讯案例,收藏起来
在工作现场,经常会用到通讯与其它设备交互信息,而ABB机器人做为四大家族之一,通讯功能也是极其丰富。如果在现场要和PLC进行通讯,而PLC支持的是MODBUS TCP 通讯协议,ABB并没有提供标准的MODBUS相关处理函数,要使用modbus/tcp,可以使用普通socket收发,按照modbus TCP格式进行数据传输。ABB工业机器人没有专用的指令,因此只能作为客户端。客户端连接程序可以放在初始化程序中,每次运行连接一次即可。
要使用MODBUS TCP 通讯协议就必须了解它的信息帧格式:
MODBUS TCP是结合了MODBUS协议和TCP/IP网络标准,它是MODBUS协议在TCP/IP上的具体实现,数据传输时在TCP报文中插入MODBUS 应用数据单元,Modbus协议赋予TCP端口号为502,这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号,所使用的硬件接口为以太网接口。
MODBUS TCP信息帧包含了报文头、功能码、数据3部分内容,其中消息报文头由四部分构成,共7个字节,与MODBUS RTU相比,MODBUS TCP中不存在CRC校验,校验部分由TCP/IP协议和以太网的链路层来完成。
信息帧解读:
传输标符:2个字节长度,标志Modbus询问/应答的传输,一般默认是00 00
协议标识符:2个字节长度,00 00 表示Modbus协议
数据长度:2个字节长度,即从单元标识符以后的数据个数
单元标识符:1个字节长度,相当于MODBUS RTU通信中的从站站号
功能码:1个字节长度。可用于读取设备数据或者往设备中写入数据。
数据:根据读取数据长度的不同。由n个字节组成。
1.MODBUS/TCP基于以太网,故ABB机器人在使用时需要有616-1PCINTERFACE选项。(在机器人主菜单中,选择“系统信息”查看选项)
2.MODBUS/TCP通讯介质使用普通网线即可,但是网线连接的是机器人控制器的“X5”网口中。
案例:
1.ABB机器人现在要读取调试工具中的保持寄存器的值,从第6字节开始读取2个字,使用的功能码为0X03。(调试工具上设定IP地址127.0.0.1,端口号502)
2.读取到了数据在机器人的示教器上显示
3.机器人作为客户端,调试工具作为服务器
机器人端程序编写:
VAR socketdev socket1;定义一个套接字数据类型Socket1
VAR byte send_byte{12};定义一个字节数据类型数组send_byte{12}
VAR byte recv_byte{13};定义一个字节数据类型数组send_byte{13}
VAR num send_num; 定义发送数据个数send_num
VAR num recv_num; 定义接收数据个数recv_num
PROC main()
SocketClose socket1; 关闭套接字
SocketCreate socket1;创建套接字
SocketConnect socket1,"127.0.0.1",502;指定连接的IP地址和端口号
send_byte{1}:=0X00; 传输标识符
send_byte{2}:=0X00; 传输标识符
send_byte{3}:=0X00; 协议标识符
send_byte{4}:=0X00; 协议标识符
send_byte{5}:=0X00; 长度
send_byte{6}:=0X06; 长度(00 06代表的是6个字节长度)
send_byte{7}:=0XFF; 单元标识符(任意设置)
send_byte{8}:=0X03; 功能码
send_byte{9}:=0X00; 数据地址
send_byte{10}:=0X06;数据地址(寄存器地址)
send_byte{11}:=0X00; 数据个数
send_byte{12}:=0X02; 数据个数
send_num:=12;
recv_num:=13;
WHILE TRUE DO 死循环不断收发数据
SocketSend socket1\data:=send_byte\NoOfBytes:=send_num;
注:\data代表的是数组的格式发送字节数据类型
\NoOfBytes:指定发送字节数
SocketReceive socket1\data:=recv_byte\NoRecBytes:=recv_num;
TPErase;
TPWrite"server wrote-"+ValToStr(recv_byte);
WaitTime 2;
ENDWHILE
ENDPROC
在MODBUDS调试工具中设置好IP地址和端口号(127.0.0.1和502),地址00 06和00 07这两个地址的值,分别手动赋值是5和8。
在MODBUDS调试工具“消息”这一栏中可以看到信息帧数据(蓝色字体代表机器人给到调试工具的,红色字体代表调试工具给到机器人的)
蓝色字体(从左往右):
00 00传输表示符
00 00协议表示符
00 06 数据长度
FF: 单元标识符
03: 功能码
00 06: 寄存器地址
00 02: 数据个数
红色字体(从左往右):
00 00:传输表示符
00 00:协议表示符
00 07 返回数据长度
01:单元标识符
03:功能码
00 04:4个字节
00 05:第一个数据值
00 08:第二个数据值
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